Fuentes de energía renovables: hacia sistemas de almacenamiento de calor a gran escala

El proyecto KIT LIMELISA prueba componentes para sistemas de almacenamiento de calor a gran escala en un circuito de metal líquido. Fuente: Karsten Litfin, KIT

Las tecnologías de alta temperatura permiten sistemas de almacenamiento electrotérmico para grandes cantidades de energía renovable. El Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el socio de la industria KSB lanzaron el proyecto LIMELISA para desarrollar las bases necesarias. La investigación está financiada por un importe de 3,8 millones de euros por el Ministerio Federal de Economía y Energía.

Cada año, los parques eólicos y las instalaciones fotovoltaicas en Alemania generan miles de gigavatios hora de energía que no se pueden utilizar directamente y, por tanto, no se utilizan. En otros casos, la falta de energía se compensa con energía fósil. Electrotérmica a gran escala almacenamiento Los sistemas pueden resolver este problema y aumentar aún más la estabilidad de la red. La idea es convertir la energía en calor, almacenar ese calor en sistemas de almacenamiento relativamente económicos y convertirlo de nuevo en energía cuando sea necesario. “Cuando se utilizan medios como sales fundidas y metales líquidos para el almacenamiento y de intercambio de calorse pueden alcanzar temperaturas muy altas «, dice el profesor Thomas Wetzel, que realiza investigaciones en el Instituto de Seguridad y Tecnología de Energía Térmica (ITES) y el Instituto KIT de Ingeniería de Procesos Térmicos». Esto abre nuevas aplicaciones para los sistemas industriales de almacenamiento de calor y crea opciones ecológica y económicamente sostenibles para una transformación respetuosa con el clima del suministro de energía ”.

Los sistemas de almacenamiento de calor ya se utilizan a escala industrial. La concentración de objetos solares térmicos almacena calor en las sales fundidas. Las plantas de energía de vapor convierten el calor en energía. Como parte del proyecto LIMELISA (abreviatura de Liquid Metal and Liquid Salt Heat Storage System), los científicos de KIT están apoyando el desarrollo de sistemas de almacenamiento de calor de próxima generación que están diseñados específicamente para el proceso de generación de calor. El trabajo se centra en tecnologías de metales líquidos, mientras que el DLR se centra en sales fundidas. La investigación es coordinada y completada por KSB, un fabricante internacional de bombas y accesorios, que comenzó a trabajar con circuitos de metal líquido en la década de 1960.

Materiales y componentes para sistemas de almacenamiento de energía de alta eficiencia

Los sistemas de almacenamiento electrotérmico convencionales funcionan a base de, por ejemplo, sal de nitrato. Sin embargo, debido a los materiales y componentes utilizados (bombas, válvulas), hasta ahora solo han operado a temperaturas de hasta 560 ° C. «Se necesitan temperaturas mucho más altas para convertir el calor en energía en las plantas de vapor convencionales», dice el director del proyecto, el Dr. Klarissa Niedermeier del ITES. «En KIT, probaremos componentes clave en un ciclo de avance de hasta 700 ° C». Debido al contacto directo con el metal líquido, se requieren materiales especiales, que también son desarrollados y probados en KIT. En el Instituto de Energía de Pulso y Tecnología de Microondas, el Dr. Alfons Weisenburger estudia estas mezclas especiales de acero. «A estas temperaturas, los métodos convencionales de protección contra la corrosión ya no son suficientes», explica. «Entre otras cosas, utilizamos óxido de aluminio como una especie de escudo para proteger bombas y accesorios».

Varias aplicaciones industriales

Los sistemas de almacenamiento de calor se pueden utilizar en muchas áreas, incluso en el acoplamiento sectorial. Además del proceso energía-calor-energía estudiado por LIMELIS, las tecnologías desarrolladas también se pueden utilizar para suministrar energía renovable a las redes de calefacción urbana. Dichas tecnologías pueden proporcionar de manera eficiente el calor de proceso a alta temperatura requerido por las industrias química, de la construcción o del trabajo del metal. “Hoy en día, esta demanda de calor de alta temperatura se satisface principalmente con fuentes de energía fósil”, dice el Dr. Walter Tromm, director del ITES. «Los sistemas de almacenamiento de calor de alta temperatura serían una opción elegante para utilizar energía renovable en procesos industriales clave y para resolver el problema de la disponibilidad inestable de fuentes de energía renovables».

Fuentes de energía renovables: hacia sistemas de almacenamiento de calor a gran escala

Estudio inicial del sistema de almacenamiento electrotérmico: Sistema de almacenamiento con material a granel y metal líquido como medio de transferencia de calor. Fuente: Franziska Müller-Trefzer, KIT

Las tecnologías de alta temperatura permiten sistemas de almacenamiento electrotérmico para grandes cantidades de energía renovable. El Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y el socio de la industria KSB lanzaron el proyecto LIMELISA para desarrollar las bases necesarias. La investigación está financiada por un importe de 3,8 millones de euros por el Ministerio Federal de Economía y Energía.

Cada año, los parques eólicos y las instalaciones fotovoltaicas en Alemania generan miles de gigavatios hora de energía que no se pueden utilizar directamente y, por tanto, no se utilizan. En otros casos, la falta de energía se compensa con energía fósil. Los sistemas de almacenamiento electrotérmico a gran escala pueden resolver este problema y aumentar aún más la estabilidad de la red. La idea es convertir la energía en calor, almacenar ese calor en sistemas de almacenamiento relativamente económicos y convertirlo de nuevo en energía cuando sea necesario. « Mediante el uso de medios como sales fundidas y metales líquidos para almacenar y transferir calor, se pueden lograr temperaturas muy altas », dice el profesor Thomas Wetzel, quien realiza una investigación en el Instituto de Tecnología de Seguridad y Energía Térmica (ITES) y el Instituto de Tecnología Térmica Ingeniería de Procesos. «Esto abre nuevas aplicaciones para los sistemas industriales de almacenamiento de calor y crea opciones ecológica y económicamente sostenibles para una transformación respetuosa con el clima del suministro de energía».

Los sistemas de almacenamiento de calor ya se utilizan a escala industrial. La concentración de objetos solares térmicos almacena calor en las sales fundidas. Las plantas de energía de vapor convierten el calor en energía. Como parte del proyecto LIMELISA (abreviatura de Liquid Metal and Liquid Salt Heat Storage System), los científicos de KIT están apoyando el desarrollo de sistemas de almacenamiento de calor de próxima generación que están diseñados específicamente para el proceso de generación de calor. El trabajo se centra en tecnologías de metales líquidos, mientras que el DLR se centra en sales fundidas. La investigación es coordinada y completada por KSB, un fabricante internacional de bombas y accesorios, que comenzó a trabajar con circuitos de metal líquido en la década de 1960.

Materiales y componentes para sistemas de almacenamiento de energía de alta eficiencia

Los sistemas de almacenamiento electrotérmico convencionales funcionan a base de, por ejemplo, sal de nitrato. Sin embargo, debido a los materiales y componentes utilizados (bombas, válvulas), hasta ahora solo han operado a temperaturas de hasta 560 ° C. «Se necesitan temperaturas mucho más altas para convertir el calor en energía en las plantas de vapor convencionales», dice el director del proyecto, el Dr. Klarissa Niedermeier del ITES. «En KIT, probaremos componentes clave en un ciclo de avance de hasta 700 ° C». Debido al contacto directo con metal liquidoSe requieren materiales especiales, que también son desarrollados y probados en KIT. En el Instituto de Energía de Pulso y Tecnología de Microondas, el Dr. Alfons Weisenburger estudia estas mezclas especiales de acero. «A estas temperaturas, los métodos convencionales de protección contra la corrosión ya no son suficientes», explica. «Entre otras cosas, utilizamos óxido de aluminio como una especie de escudo para proteger bombas y accesorios».

Varias aplicaciones industriales

Los sistemas de almacenamiento de calor se pueden utilizar en muchas áreas, incluso en el acoplamiento sectorial. Además del proceso energía-calor-energía estudiado por LIMELIS, las tecnologías desarrolladas también se pueden utilizar para abastecer redes de calefacción urbana con fuentes de energía renovables. energía. Dichas tecnologías pueden proporcionar de manera eficiente el calor de proceso a alta temperatura requerido por las industrias química, de la construcción o del trabajo del metal. «La alta temperatura en este momento calor la demanda se satisface principalmente con energía fósil «, dice el Dr. Walter Tromm, director del ITES.» Los sistemas de almacenamiento de calor de alta temperatura serían una opción elegante para utilizar energía renovable para procesos industriales clave y resolver el problema de la disponibilidad regenerativa inestable energía fuentes «.


Producción sostenible de electricidad a bajas temperaturas.

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